基于微课的《继电保护原理》课程翻转课堂的建设与实施

汤亚芳

摘要：为解决《继电保护原理》课程实践教学中存在的问题，结合该门课程综合性强、逻辑性强、实践性强的特点，开展基于微课的翻转课堂的建设与实施。建设了适合于学生自学的系列微课程视频，利用该微课视频开展以学生为中心的翻转课堂教学方式，学生以项目组为单位自主完成《继电保护原理》课程中重点知识点的学习。实践教学证明了这种教学方式有效调动了学生的学习积极性，促进了学生对知识点的灵活掌握。

关键词：继电保护原理；微课；翻转课堂

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）29-0143-02

翻转课堂旨在促进学生对知识的主动获得，目前其建设和实施成为我国高校教育改革的热点。《继电保护原理》作为理论性、系统性和工程性都较强的一门专业课，利用翻转课堂来开展理论教学，可以帮助学生更好地理解理论难点，梳理课程的系统知识及接触工程实际问题。本教改项目结合《继电保护原理》课程的特点，对微课的系统性建设和翻转课堂教学活动的设计进行了探讨和实践。

一、《继电保护原理》课程特点及教学现状分析

《继电保护原理》主要面对电力系统及其自动化专业的本科生，是一门重要的专业必修课程。本课程的教学目的在于通过课堂教学及实验课程使学生掌握继电保护的基本概念、基本原理和基本分析方法，在此基础上了解电力系统的各种继电保护装置的构成和实际应用。要求学生在学习过程中掌握一定的继电保护的工程设计方法，培养他们解决继电保护工程实际问题能力。

《继电保护原理》课程具有显著特点：（1）综合性强：《继电保护原理》涉及到电力系统的所有元件，初学者必须掌握电气元件的结构、原理和分析计算才能开展相关内容的学习；（2）系统性强：《继电保护原理》的理论体系具有严密逻辑性，整个课程均是介绍该套理论体现在不同对象上的应用；（3）工程实践性强：《继电保护原理》课程中介绍的方法和理论直接应用到电力生产的实际设备中，与实践结合紧密。

该课程长期采用传统的“先教后学”方式开展教学，即教师课堂讲授，学生课后复习及完成作业。由于该门课程与实际工程联系紧密，学生学习积极性较高，课堂气氛活跃、作业的完成质量也较好。然而从最终的学习效果来看，学生对课程知识的掌握并不深入，也不能灵活应用，主要体现在学生在实践环节应用能力较差，如实验课程上很多学生不能利用继电保护原理解释实验现象，不能独立完成实验；课程设计环节无法根据电网实际案例开展计算工作；实习过程中，不能正确解释现场设备的基本工作原理。主要原因是“先教后学”的教学方式使得学生长期处于“被动学习”状态，缺乏主动学习能力和应用能力，翻转课堂是解决该问题的一个有效教学手段。

二、《继电保护原理》微课程体系的建设

微课程是翻转课堂教学过程中最为重要的一个教学工具。微课程，即对常规课程的微缩，是基于“微学习”而建立的“微内容”。具体地，就是用10～20分钟的教学设计，将一个知识点讲解通透，并以网络媒体作为平台展示给学习者。优质的微课能帮助学生高效完成知识的学习、启发学生思考，对后续课堂中知识的内化起着至关重要的作用。因此，如何设计高质量的微课，深入浅出地把知识点讲透，是实施翻转课堂的关键。

《继电保护原理》课程知识点繁多，不可能针对每个知识点均建设微课程，需要结合其特点选择微课程建设的内容和体系：

1.结合《继电保护原理》综合性强的特点，设计微课程阐述与《继电保护原理》相关的基础知识。在实践教学中可以发现，很多学生对《继电保护原理》知识不能正确理解是因为其专业基础知识掌握得不牢靠。为帮助学生更好地将专业基础课与本课程衔接起来，可以设计微课程来讲述与《继电保护原理》相关的基础知识。例如：《电力系统分析》中的三相短路计算是《继电保护原理》课程学习中必备的重要的专业基础知识，应设计一个微课程简单阐述三相短路计算基本流程、注意事项及在继电保护中的应用场合。

2.结合《继电保护原理》系统性强的特点，设计微课程阐述基本概念、原理及在典型保护上的应用。《继电保护原理》介绍和分析了多种电力主设备的保护原理和构成。各种设备保护的基本原理均是遵循从故障分析到甄别故障，其计算分析及构成均按照四个基本要求来开展。因此在微视频课程建设中可用3—4个微课程完成继电保护最基本的概念和原理的介绍，包括继电保护基本作用、继电保护原理、继电保护基本要求，学生通过学习这三个微课程可以建立起《继电保护原理》总体学习思路；以阶段式电流保护为例，建设2—3个微课程说明基本原理在典型的继电保护装置的应用。

3.结合《继电保护原理》实践性强的特点，设计两节微课程阐述保护原理与工程实践的结合。在实验室环境下，以阶段式电流保护或变压器纵差动保护实际装置为例录制视频，展现保护参数配置过程、演示在各种故障时装置保护作用的实现。使学生将学到的理论知识与工程实践结合，提升了学习兴趣和探知欲。本教改项目按照上述微课程建立方法，录制了10节微课程视频，并将其上传至网盘，与学生共享。

三、利用微课程开展《继电保护原理》翻转课堂

由于《继电保护原理》课程内容多，学时少，为在有限的时间内尽可能多的传授教学知识，传统教学仍然是不能缺少的教学方式，而翻转课堂主要是针对课程当中的难点和重点知识来开展。翻转课堂应选择《继电保护原理中》涉及的基础知识较多、理论分析有一定难度、同时对后续课程的学习起连贯作用的章节来开展翻转课堂的教学。如继电保护的基本要求、阶段式电流保护的原理、阻抗继电器的构成、距离保护的振荡闭锁、纵差动保护的原理及自动重合闸装置等。

根据教学内容的不同，可采用课后翻转和课内翻转两种形式。课后翻转要求学生在课后通过观看微视频和学习相关资料，完成知识点内容的完全自学，而课堂上主要完成师生互动、反馈答疑；课内翻转即在一个课时内，前半课时学生观看视频、观看实验或听老师简单讲解，后半课时则是协作讨论、展示交流。为有效开展翻转课堂教学，应将学生分成学习小组，每组5人左右，开展课后的自主学习，通过集体协作和讨论的方式，完成老师教给的学习任务；开拓学生思路，培养团体合作能力。

翻转课堂教学方式的实施流程是：①教师提出问题、布置任务；②学生课后观看微课视频及参考资料；③学生课后分组讨论及准备汇报PPT；④学生课堂PPT汇报；⑤教师点评，师生互动；⑥教师课堂提问和习题；⑦学生课堂分组讨论；⑧学生反馈，教师答疑。

四、教学效果分析

基于微课的翻转课堂的教学方式已连续在我校2013级及2014级电气工程及其自动化专业《继电保护原理》的课程教学环节上使用，应用效果显著，主要体现在：学生通过观看微课视频，在学习课程之前就能建立起《继电保护原理》課程的总体理论体系框架，在学习课程时能一直保持正确的学习方法和思路；学生通过观看微课视频，可以对《继电保护原理》课程中的难点知识能尽快的梳理；通过翻转课堂的方式，极大地提升了学生的学习主动性和积极性：由于在课堂上老师不再系统讲解相关知识，学生必须依靠课后的自学来完成老师教给的任务，这种模式极大地调动了学生的主动性。同时学生翻转课堂的表现将计入最终的学习成绩，学生在准备汇报和回答问题的环节也表现非常积极；通过翻转课堂的方式，学生对重点和难点知识掌握得更为深入：无论是课堂上难点知识的解答，还是课后工程计算题的求解，以及平时的测试和期末测试，学生的总体表现都不错。横向来看实施翻转课堂的班级的最终期末考试的卷面平均成绩高于同届未实施翻转课堂的班级。

参考文献：

[1]王颖，陈卫民，等.“电力系统继电保护原理”微课程探讨[J].中国电力教育，2014，（23）.

[2]高汝武，刘学民，等.基于e-Learning《继电保护》国家共享资源课程的建设[J].中国教育信息化，2016，（16）.

[3]祝智庭，管珏琪，等.翻转课堂国内应用实践与反思[J].电化教育研究，2015，（6）.